Смазка для высокоскоростных подшипников: подбор по вязкости

Ранее в этом блоге мы подробно разбирали принципы подбора пластичных смазок по вязкостно-нагрузочным, скоростным и температурным свойствам. Эти материалы породили множество практических вопросов: какую смазку использовать в конкретном случае. И это закономерно — потребитель не обязан уметь выполнять расчёты, читать графики и таблицы. А вот мы, эксперты, обязаны. Разберём, какая нужна смазка для высокоскоростных подшипников и почему вязкость здесь становится определяющим параметром.

Что такое гидродинамическая смазка

Гидродинамический режим — это состояние, при котором трущиеся поверхности полностью разделены масляной плёнкой, а контакт металл-металл отсутствует. Ключевые признаки режима:

• поверхности полностью разделены масляной плёнкой;
• вязкость смазочного материала — критичный параметр для контроля потерь энергии на трение;
• типовое применение: опорные подшипники, поршневые кольца, турбины, компрессоры.

Как формируется масляная плёнка и масляный клин

Наиболее эффективное смазывание пары трения достигается именно при гидродинамическом режиме. Гидродинамическое трение — это внутреннее трение в жидкости, находящейся между трущимися твёрдыми поверхностями. Чем толще и устойчивее слой жидкости, тем меньше трение и износ. Слой, сформировавшийся на поверхностях, называют масляной плёнкой, а слой, разделяющий трущиеся поверхности, — масляным клином.

От чего зависит толщина и стойкость плёнки

Они зависят от природы и вязкости жидкости: чем вязче жидкость, тем толще слой на поверхности детали. Именно масла обладают и необходимой для правильного смазывания вязкостью, и наименьшим гидравлическим трением, способным свести к минимуму потери энергии.

Почему вязкость должна быть минимально достаточной

Логически следует, что чем выше вязкость масла, тем лучше смазывание, — и это верно. Но как быть с гидравлическим трением, которое создаёт потери энергии? И не только потери: чем вязче масло, тем интенсивнее разогрев смазочного материала, вредный и для смазки, и для подшипника. Вывод закономерен: вязкость смазочного масла должна быть минимальной и достаточной для формирования гидродинамического режима трения.

Для определения необходимой вязкости существуют эмпирические формулы, графики и таблицы, составленные инженерами по результатам исследований. Не усложняя вопрос, воспользуемся готовыми данными, полученными на основе практического опыта и статистики.

Таблица подбора смазки для высоких скоростей

Ниже — ориентировочный подбор смазочного материала для типичных механических агрегатов с примерами пластичных смазок от российской компании АРГО. Обратите внимание, как растёт вязкость базового масла по мере снижения рабочих скоростей.

Из таблицы видно, как увеличивается вязкость базового масла по мере уменьшения рабочих скоростей. В диапазоне частот вращения от ≥3000 до ≤100 об/мин вязкость растёт от 25 до 460 сСт. Принцип очевиден: чем выше скорость, тем при меньшей вязкости устанавливается гидродинамический режим трения; чем ниже скорость, тем больше требуется вязкости для формирования устойчивой масляной плёнки.

Особенности смазывания высокоскоростных подшипников

Итак, скоростные подшипники смазываются маловязкими маслами и смазками на маловязких базовых маслах. Наиболее типичный пример — подшипники шпинделей металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков. Вязкость базового масла для таких режимов обычно лежит в диапазоне 12–25 сСт. Компания АРГО для этих применений предлагает минеральную смазку Elit A или синтетическую — ElitSint 25; обе хорошо зарекомендовали себя на практике.

В асинхронных электродвигателях с частотой вращения роторов около 1500 об/мин вязкость базового масла оптимальна в диапазоне 70–120 сСт. В этих машинах отлично показала себя смазка АРГО Termolit 3000.

Какую смазку точно нельзя использовать

Стоит предостеречь от распространённой ошибки. Окутанный мифами авиационного происхождения, ЦИАТИМ-221 для скоростных электродвигателей не подходит — равно как и для всего наземного оборудования, эксплуатируемого при нормальных температурах.

ЦИАТИМ-221 — специализированная смазка на кремнийорганической жидкости, предназначенная для авиационных агрегатов и приборов, работающих при очень низких температурах (ниже −60 °C) и очень высоких скоростях вращения (до 10 000 об/мин). Отличительная особенность всех силиконовых смазок — абсолютная инертность к резинотехническим изделиям. Как и любой силиконовый материал, 221-й не предназначен для пар трения металл-металл и для традиционных подшипников не подходит. Его область применения — малонагруженные узлы и пары трения металл-пластик, пластик-пластик, металл-резина, а также подшипники сталь-сталь на скоростях до 10 000 об/мин, где смазочные свойства, по сути, не нужны: требуется лишь минимальная эффективная вязкость для создания гидродинамического клина.

Если же действительно нужна смазка для высокоскоростных подшипников, работающих при низких температурах, идеальным решением будет АРГО ElitSint 25: прекрасные низкотемпературные свойства (до −60 °C) сочетаются с трибологическими характеристиками, надёжно защищающими стальные подшипники.

Пластичные смазки ARGO из статьи

Продукты марки ARGO, упомянутые выше, доступны в каталоге:

Информация с сайта производителя ARGO.